Arten zellulärer Signalübertragung
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Arten zellulärer Signalübertragung Hormone SignalZelle Synapse Transmittermoleküle RezeptorLigand vermittelter Zell-Zell Kontakt Hormone als Signalmoleküle • Adrenalin: • Cortisol: • Östradiol: • Glucagon: • Insulin: • Testosteron: • Thyroxin: Nebenniere, Erhöhung Blutdruck, Herzfrequenz Nebenniere, Einfluss auf Stoffwechsel weibliches Sexualhormon Pankreas, Glucosesynthese, Glycogen-und Lipidabbau + Glucoseaufnahme + Protein- u. Lipidsynthese + männliches Sexualhormon stimuliert Metabolismus Lokale Mediatoren • Epidermaler Wachstumsfaktor (EGF) Proliferation Epidermis u.a. Zelltypen: + • Blutplättchen-Wachstumsfaktor (PDGF) Proliferation vieler Zelltypen: + • Nerven-Wachstumsfaktor, Histamin Wachstum von Axonen: + • NO: Relaxation glatter Muskelzellen Aktivität von Nervenzellen: + Neurotransmitter, Kontaktine • Acetylcholin, Nervenenden, synaptische Signalübertragung: + • γ−Aminobuttersäure (GABA), synaptische Signalübertragung: • Transmembranprotein Delta, verhindert dass Nachbarzellen zum gleichen Zelltyp spezialisieren wie die das Signal aussendende Zelle Signalmolekül verhindert, dass benachbarte Epithelzellen ebenfalls zu Nervenzellen differenzieren Extra- und intrazelluläre Rezeptoren Unterschiedliche Signale durch gleiches Signalmolekül (Acetylcholin) in Abhängigkeit von Zielzelle CH3-CO-OCH2CH2-N(CH3)3+ Ohne ständig eintreffende externe Signale: Zelltod vorprogrammiert (Apoptose) Wirkungsweise eines kleinen, hydrophilen und daher nicht membrangängigen Hormons Wirkungsweise lipophiler, daher membrangängiger Hormone NO: Signal das Zellmembranen ungehindert passieren kann, jedoch wegen rascher Oxidation zu NO3- nur kurzlebig wirksam ist und daher nur als lokaler Mediator wirken kann bewirkt Relaxation von Muskelzellen Therapie Angina pectoris mit Nitroglycerin z.B. beruht auf Entspannung der Herzmuskelzellen durch NO Hauptklassen Oberflächenrezeptoren Aufrechterhaltung Ungleichgewicht Ionenkanäle am Beispiel Na/K-ATPase reversible Phosphorylierung ATPase Domäne als ATPBindungsstelle in Ionenkanal Mg2+ abhängig Aktivierung durch Phosphorylierung bzw. GTP-Bindung (G-Proteine) Deaktivierung durch Dephosphorylierung bzw. GTP-Hydrolyse G-Protein gekoppelte Rezeptoren Aktivierung eines Zielproteins durch α-UntereinheitGTP Aktivierung Ionenkanal über β/γUntereinheiten Funktion aktivierten Enzyms in Signaltransduktion Botenstoff („second messenger“) par excellence: AMP Auswirkungen Signaltransduktionskaskaden auf Proteinfunktion (schnell) und Genexpression (langsam) Adenylatcyclase-vermittelte Aktivierung von AKinase: Aktivierung Genregulationsprotein durch Phosphorylierung Phospholipase C-vermittelte Signaltransduktion Ca2+ - Imaging Calmodulin Ca2+: + - Ca2+ Komplex Calmodulin aktiviert CaM-Kinase Signaltransduktion und Signalamplifikation durch katalytische (Dimerisierungs-) Rezeptoren BBI reduces radiation-induced EGFR activation PTK-activity 1: 0Gy 2: 0Gy+BBI 3: 5 Gy 4: 5 Gy + BBI 5-6: 5 Gy + Lavedustin A, B 7: 0 Gy +EGF Ras-Aktivierung über Tyr-Kinase Adaptorproteine (li) Ras-aktivierte Phosphorylierungskaskaden (re) „Cocktail“ von Veränderungen in Proteinaktivität und Genexpressionsmuster Vernetzung von Proteinaktivitäten bzw. Genexpressionsmustern (biologische Merkmale) Abgestufte Regulation über Mehrfachphosphorylierung monomerer bzw. oligomerer Proteine Zellcyclus Auslösung der Phasen der Zellteilung cyclinabhängige Kinase (Cdk) M-Phase-Förder-Faktor (MPF) Funktioniert über Speziesgrenzen hinweg z.B. humanes MPF kann Hefezellen veranlassen in die M-Phase einzutreten cyclinvermitteltes Anschalten M- und S-Phase p21 Cdk-Inhibitorprotein Programmierter Zelltod Voraussetzung für Organausbildung bzw. Organumbildung Tod infolge Nekrose (A) Tod infolge Apoptose (B bzw. C)
